Искусственно синтезированные гены

Последовательность искусственного гена разбивается на полинуклеотиды длиной 80-90 нуклеотидных звеньев. Они дополняются с 5 -и 3 -концов 18-членными последовательностями, комплементарными участкам векторной плазмиды, окружающим уникальный сайт рестрикции (например Bsml). Векторная плазмида линеаризуется по этому сайту и отжигается с полинуклеотидом. Полученной смесью трансформируют компетентные клетки Е. соИ. Комплементарная синтетическому полинуклеотиду цепь синтезируется in vivo хозяйской ДНК-полимеразой Е. oli. [c.74]

Понятно, что это чудо химической и инженерной мысли решает все проблемы, связанные с искусственным синтезом гена. Из лоскутков по 20 нуклеотидов можно при помощи лигазы сшить ген любой длины. Это решает также проблему получения в больших количествах коротких кусков ДНК для их кристаллизации. Впрочем, такие машины появились в самом начале 80-х годов, но в конце 70-х в некоторых лабораториях, занимавшихся синтезом генов, уже умели быстро синтезировать лоскутки ДНК, правда, вручную. [c.135]

В принципе существуют два основных пути получения гена либо ген искусственно синтезируют, либо из клонотеки отбирают ту рекомбинантную ДНК, которая содержит нужный ген. [c.42]

Второй важный подход к выяснению метаболических путей связан с изучением мутантных организмов, не способных синтезировать данный фермент в активной форме. Такой дефект, если только он не является летальным, может проявиться в том, что у мутанта будет накапливаться и выводиться из организма субстрат дефектного фермента. Некоторые этапы обмена аминокислот удалось, например, выяснить, исследуя у людей в ю-жденные нарущения обмена, при которых в организме не вырабатывается определенный фермент (рис. 13-18). У человека такие генетические нарущения встречаются сравнительно редко и вследствие этого не могут служить объектом систематического изучения. Однако у микроорганизмов их можно вызвать искусственно, воздействуя на клетки различными мутагенными агентами (рентгеновскими лучами или определенными химическими соединениями), способными изменять структуру определенных генов в их ДНК. Полученные таким путем мутантные микроорганизмы, утратив-пше способность синтезировать тот или иной фермент, могут служить прекрасным орудием для изучения метаболизма. [c.392]

Означает ли это, что в перспективе биология, создавая подобные виртуальные системы, которые можно будет проверять, погружая в реальность, как бы вберет в себя и математику, и физику, и химию И хватит ли ей этого, чтобы, используя результаты исследования очерченной Вами модели, в не таком уж отдаленном будущем создать искусственную клетку, синтезировать искусственные гены Ведь некоторые ученые уже изрядно взбудоражили общественность такими прогнозами. [c.24]

Искусственные гены можно синтезировать уже сейчас. А перспектива-то вовсе не фантастическая. Это вполне реальная и осмысленная задача нынешнего века. Тем он и будет отличаться от предыдущего, в котором исследователи все свое внимание концентрировали на изучении отдельных генов. Этот же век будет веком [c.24]

Главное для участия вирусов в горизонтальном переносе — их способность встраивать свой геном в геном клетки-хозяина, которая, делясь, воспроизводит не только свой геном, но заодно и вирусный. Впрочем, хозяин не совсем беззащитен. Со временем он использует против вирусов химические средства борьбы, например интерферон (который теперь синтезируют искусственно), и т. п. В результате организм выздоравливает. Но именно на этой стадии, когда хозяин учится противостоять натиску вирусов и зараженные ими клетки перестают погибать, геном вируса окончательно встраивается в геном хозяина. Иными словами, выздоровевший хозяин остается носителем и размножителем вирусов (его клетки в течение многих поколений воспроизводят геном вируса заодно со своим). [c.91]

Для доказательства идентичности синтезированных геиов естественным их проверяют иа биологическую активность, Недавно ученые Массачусетского технологического института (США) синтезировали искусственный ген простейшей бактерии. Пересаженный в живую бактерию, он функционировал как естественный. [c.167]

Ген, кодирующ ий образование гормона роста человека, был синтезирован искусственно и встроен в генетический материал Е.соН аналогично тому, как это сделали с геном инсулина. В настоящее время проблема производства высококачественного, безопасного для здоровья пациентов соматотропина в необходимых количествах и при минимальных затратах полностью решена. Более того, с помощью технологии рекомбинантных ДНК получены штаммы микроорганизмов, способные синтезировать и другие факторы роста человеческого организма. Для целей сельского хозяйства большое значение имела организация производства гормона роста крупного рогатого скота (впервые — американской фирмой Монсанто). Его применение позволяет значительно (до 15% и более) повысить удойность коров. Сам ген, кодирующий образование соматотропина, пытаются использовать в генетической инженерии животных для выведения ускоренно растущих пород. Так, получены обнадеживающие результаты на рыбах. Лососи с встроенным геном гормона роста способны достигать потребительских размеров за один год вместо двух в отличие от обычных рыб. [c.34]

Прямой отбор широко используется для получения ревертантов (бактерий с обратными мутациями) ауксотрофных мутантов. Ауксотрофы представляют особый класс условно летальных мутантов, не способных выживать без искусственной поддержки извне в виде добавления какого-нибудь соединения — участника обмена веществ (например, аминокислоты, витамина), которое они сами не в состоянии синтезировать. Если ауксотроф возник в результате мутации, связанной с заменой оснований, его можно ревертировать (вызвать обратную мутацию, возвращающую к исходному типу) воздействием соответствующего мутагена. Помимо истинных ревертантов может возникать множество фенотипических ревертантов , которые своим появлением обязаны мутациям в локусах, отличных от тех, которые ответственны за первоначальную мутацию Например, мутанты со сдвигом рамки часто могут ревертировать за счет вторичной компенсаторной мутации со сдвигом рамки, расположенной вблизи локуса первой мутации и восстанавливающей правильное считывание триплетов. Некоторые мутанты с заменой оснований могут ревертировать под действием вторичной мутации, происходящей в другом месте мутировавшего гена. Предполагается, что при этом вторичная мутация частично компенсирует первоначальную мутацию посредством взаимодействия аминокислот, кодируемых мутировавшими локусами гена и расположенных в двух измененных областях белковой молекулы. Мутанты с заменой оснований, в особенности [c.31]

Ряд физиологически активных полипептидов человека, таких как нейропептиды, гормоны и др., обычно синтезируются в виде предшественников, имеющих большую молекулярную массу. В результате специфичного для каждого случая процессинга образуется зрелый полипептид или низкомолекулярный пептид (полипептидами называют пептиды, состоящие из 20 АК и более). Очевидно, что в прокариотических клетках для большинства полипептидов правильный процессинг из пре-белка происходить не может. В таких случаях в бактериальных клетках необходимо клонировать последовательность ДНК, кодирующую уже зрелую форму полипептида, обычно называемую ген-эквивалентам данного полипептида. Для этого проще всего использовать синтетические кодирующие последовательности, помещенные под контроль эффективных сигналов транскрипции и трансляции. Последовательность нуклеотидов синтетического ген-эквивалента обычно со-. ставляют, исходя из экспериментально определенной аминокислотной последовательности соответствующего (поли)пептида. При этом в структуре искусственного ген-эквивалента предпочитают использовать триплеты, наиболее часто встречающиеся в генах Е. соИ для каждой аминокислоты. [c.163]

Многочисленные эукариотические белки синтезируются в виде предшественников, которые укладываются в определенную пространственную структуру, а затем подвергаются сложному процессингу. В бактериальной клетке такие варианты процессинга реализовать невозможно, поэтому конструируют искусственные гены, детерминирующие прямой синтез аминокислотной последовательности зрелой формы соответствующего белка. Даже если при этом синтезируется биологически активный полипептид, он может отличаться от природной формы деталями своей архитектуры, значение которых нам в большинстве случаев не известно. [c.284]

Осенью 1978 года работа в Москве была закончена. Полная тpyкtypa бактериородопсина опубликована в ноябрьском номере Биоорганической химии за 1978 год. А в январском номере Трудов Академии наук США за 1979 год появилось сообщение о частичной структуре бактериородопсина за подписью одного из самых знаменитых биохимиков нашего времени, индуса Г. Кораны, работающего в Америке. В свое время Корана был первым, кому удалось искусственно синтезировать ген, за что и получил Нобелевскую премию. [c.126]

Другая важная особенность плазмид состоит в том, что их можно очень легко выделить из бактериальньк клеток. В выделенную плазмиду можно встроить новые гены из других видов и затем такую модифицированную плазмиду ввести обратно в обычную для нее клетку-хозяина. Такая плазмида, несущая чужеродный ген, будет реплицироваться и транскрибироваться и может заставить клетку-хозяина синтезировать белки, кодируемые искусственно встроенным геном, даже если он не является частью нормального генома клетки. Позже мы увидим, как получают такие рекомбинантные ДНК, как они транскрибируются и транслируются с образованием потенциально полезньк продуктов. [c.872]

Улучшение аминокислотного состава неполноценных белков или путем изменения нуклеотидной последовательности генов или путем синтеза искусственных генов с заданными свойствами и перенесение их в клетки растений. Например, американский исследователь Джейнс синтезировал ген, кодирующий белок, содержащий в своем составе 80 % незаменимых аминокислот. Разработаны пути переноса этого гена в клетки злаковых растений. [c.399]

Искусственные гены [114]. Синтез генов in vitro представляет собой одну из самых захватывающих страниц в истории молекулярной биологии. Группа Кораны синтезировала ген транспортной РНК для аланина. Точная последовательность нуклеотидов была известна заранее, ген синтезировали чисто химическими методами, начиная с отдельных фрагментов. Через несколько лет после того, как ген был синтезирован, группе Кораны удалось заставить его работать в синтезе тРНК. Следовательно, был создан не только сам ген, но и все соседние регуляторные области, необходимые для его активации( рис. 9.4). [c.167]

Однако с его помощью получить молекулы аланиновой г-РНК не удалось. Оказалось, что транспортные РНК синтезируются иа гене не в том виде, как они потом существуют в клетках, а в форме более длинной цепочки. Химический синтез гена технически очень труден и требует знания его нуклеотидной структуры. Возможности искусственного синтеза генов неизмеримо возросли в связи с открытием фермента обратной траискриптазы. При наличии матричной (информационной) РНК, соответствующей опре- [c.166]

Помимо задачи картирования генов и установления их структуры, программа Геном человека ставит цель определить структурно-функциональную взаимосвязь генов. Для решения этой задачи используются совершенно новые подходы, которые просто невозможно было представить себе несколько лет на зад. Так, по дефектному ферменту, который является причиной наследственного заболевания, зная последовательность аминокислот в его составе, можно искусственно синтезировать информационную РНК, а затем соответствующий участок ДНК, идентифицировать его на хромосомной карте, выделить нативный ген и клонировать его вне организма, чтобы установить, в чем причина образования дефектного фермента. Таким способом были изучены гены дистрофии Дюше-на, рака молочной железы, мутантной фенилаланингидроксилазы, являющейся причиной наследственной фенилкетонурии, и ряда других генов. [c.73]

В случае с интерфероном были реализованы два способа заставить клетку вырабатывать чужеродный белок, о которых шла речь в главе 5. Из клеток крови человека, в которых производство интерферона было стимулировано вирусной инфекцией, выделили интерфероновую мРНК, на ней синтезировали с помощью ревертазы ген интерферона, внедрили его в плазмиду и так получили первый бактериальный штамм, вырабатывавший искусственный интер-<1)ерон. Удалось добиться очень высокой производительности. Была определена полная аминокислотная последовательность интерферона. [c.124]

Вероятно, на самом деле последствия таких мутационных замен аминокислот могут быть более значительными. Начнем с того, что внимание исследователей, изучающих свойства мутантных ферментов, как правило, целиком направлено на изучение влияния мутаций на его основную активность. При этом не учитывается возможность появления новой ферментативной активности, которая остается незамеченной просто потому, что исходно неизвестно, появления какой активности следует ожидать. А между тем при ближайшем рассмотрении такие последствия почти любой миссенс-мутации (точковой мутации, которая приводит к замене одного осмысленного кодона на другой) в структурной части гена, кодирующего полипептидную цепь, кажутся весьма вероятными. Действительно, в природе, по-видимому, не существует ферментов с абсолютной субстратной специфичностью, и полифункциональность является изначальным и фундаментальным свойством сложных полипептидов. Какой бы узкой ни была субстратная специфичность ферментов по отношению к природным субстратам, для них всегда можно синтезировать искусственные субстраты, расширяющие их субстратную специфичность. Полифункциональность описана для многих природных белков. Например, кристаллины (одни из основных белков хрусталика глаза позвоночных) у млекопитающих являются одновременно малым белком теплового шока неизвестной функ- [c.447]

Были синтезированы искусственные антигены, представляющие собой комплексы хорошо известного синтетического полипептида (Т, Г) -А-Л-сополимера тирозина, глутаминовой кислоты, аланина и лизина, с полиэлектролитами. Сам по себе этогг антиген вызывает иммунный ответ узкой специфичности, контролируемый 1г-1А-геном. Полученные ковалентные конъюгаты (Т,Г)-А-Л с ПАК и С-АК-ВП содержали 90—100 мкг полипептида на 1 мг конъюгата [180]. Для индуцирования первичного антительного ответа на (Т,Г)-А-Л мышей линии СВА и С57ВЬ/6 иммунизировали чистым (Т,Г)-А-Л или конъюгатами (Т,Г)-А-Л с ПАК или С-АК-ВП, или модифицированным сополимером акриловой кислоты и винилпирролидона (м-С-АК-ВП) в дозе 1 мг. Для оценки вторичного иммунного ответа иммунизированным животным через 1 мес. внутрибрюшинно вводили раствор чистого (Т,Г)-А-Л в дозе 40 мкг. [c.215]

Основным преимуществом бацилл с точки зрения создания молекулярных векторов является их способность секретировать из клеток в культуральную среду большие количества определенных белков. Это связано с тем, что клеточная стенка у грамположительных бактерий организована более просто, чем у грамотрицательных. Исходя из общности механизмов секреции белков через плазматическую мембрану в клетках различных типов, чрезвычайно заманчиво конструировать методами генетической инженерии гибридные гены, в которых чужеродная кодирующая последовательность состыкована с ген-эквивалентом сигнального пептида какого-либо секретируемого белка Ba illus. Если детерминируемый таким искусственным геном химерный продукт будет способен секретироваться в культуральную среду, то это значительно упростит очистку изучаемого белка. Возможно, в таком случае чужеродный белок в бактерии будет синтезироваться интенсивнее, чем в варианте без секреции, так как он в меньшей степени будет нарушать метаболизм клеток. Данное направление исследований — изучение механизма секреции, создание векторов экспрессии-секреции — в генетической ин-, женерии бацилл имеет большое практическое [c.233]

Применение полинуклеотидов в сочетании с промежуточным клонированием субфрагментов позволило Г. Коране с сотрудниками синтезировать один из самых протяженных искусственных фрагментов ДНК — ген бычьего родопсина общей длиной 1057 пн. В этой работе использовали 72 олиго- и полинуклеотида длиной от 15 до 40 нуклеотидных звеньев. Весь ген был разбит на три субфрагмента РВ (345 пн), ХР (364 пн) и FX (335 пн), при сборке которых применялась обычная стратегия. Структура олигомеров выбиралась таким образом, чтобы липкие концы промежуточных дуплексов не были самокоплементарными. Общий выход субфрагментов был мал и составил для РВ 4 %, для ХР [c.69]

Всего было синтезировано 56 олигонуклеотидов длиной 40 звеньев, кодирующих обе цепи целевого дуплекса. Разбиение на олигонуклеотиды осуществлено таким образом, чтобы каждый из НИХ перекрывался с соседними фрагментом длиной в 20 нуклеотидов. Ген Ыа был фланкирован для удобства клонирования сайтами рестриктазы 1. В целом ген синтезирован в 4 стадии синтез олигонуклеотидов, сборка гена, амплификация гена, клонирование искусственного гена в pU 322. 76 % полученных при клонировании колоний имели ожидаемый фенотип Тс Однако единственный секвенирован-ный клон имел в составе целевого гена три мутации. [c.76]

Альтернативным рассмотренному является подход, при котором клонируемз кодирующую последовательность состыковывают с синтетическим участком связывания рибосом. Такой ген можно встраивать в любую точку структурной части выбранного бактериального гена. В процессе транскрипции гибридного гена дет синтезироваться химерная мРНК, содержащая два участка связьшания рибосом природный участок на нетранслируемом 5 -конце и искусственный во внутренней последовательности этой же мРНК. Инициация трансляции с искусственного [c.128]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология